中考物理考点聚焦复习 (11)
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欧姆定律
【考点聚焦】本部分知识涉及到的的考点有: 1.欧姆定律表达式及其所揭示的物理意义。 2.欧姆定律的表达式的变形和应用。 3.会用电压表、电流表测电阻。 4.电流与电压、电阻的关系。
5.欧姆定律实验的电路图的设计,实物图的连接,实验所得数据的分析。 【呈现形式】
欧姆定律是电学中的一个重要定律。它可以在各种题型中出现,例如运用欧姆定律的变形公式进行电学量的计算;进行实验设计,包括实验方案的设计,电路图的设计,以及实物连接和电路连接等等,同时还可以进行探究性试题的考查。如数据处理与分析,研究方法等,总之,这方面仍会有较大的加强。 【知识结构】
一、欧姆定律的表述:导体中电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。 二、数学表达式及变形公式:I=U/R 。U=IR,R=U/I
三、用电压表和电流表测电阻,简称“伏安法”测电阻。用电压表和电流表分别测出某个导体两端的电压和通过它的电流,在根据欧姆定律公式变形后得出R=U/I ,计算出这段导体电阻的一种方法 四、欧姆定律的应用 电流(I )
电压(V )
电阻(R )
串联电路 I =I 1=I 2 U=U 1+U 2 R =R 1+R 2
并联电路 I =I 1+I 2
U =U 1+U 2
1/R =1/R 1+1/R 2
【方法提示】
1.控制变量法研究物理问题
用实验来探究一个量随两个两(或多个)量变化的关系时,要保持一个(或几个)量不变,只改变一个量,研究这个量与该变量之间的关系。把一个两因素(或多因素)的问题变成两个(或多个)单因素问题的研究方法,称为控制变量法。
“研究导体中电流与导体两端的电压之间的关系跟电压、电阻的关系”和“研究电流与电阻的关系”就是采用这一方法,从而总结出欧姆定律。
探究“通过实验研究电流跟电压、电阻的关系”时,可以采用下列一般程序:
①提出问题。电流跟电压、电阻有什么样的关系?
②猜想与假设.由电压是产生电流的原因猜想:电压越高,电流可能越大;有电阻是导体对电流的阻碍作用猜想:电阻越大,电流可能越小。
③设计实验.设计电路要有这样的功能:能使电阻不变,改变电压,从而测出电流;使电压不变改变电阻。电路图如图1所示
④结论与理解:“当电阻不变时,导体中电流跟导体两端电压成正比;当导体两端电压一定时,导体中的电流跟电阻成反比。”理解结论时,前提条件不能丢,不然就会容易出现错误。
【例题1】如图2所示闭合开关S 后调节 ,使R 两端电压 地变化,某同学记录如表一,请把漏掉项补上.
根据实验数据可得到结论: .
换用不同的定值电阻使电阻成 的变化,调节滑动变阻器的滑片,保持每次电阻两端的电压不变,记录的不同值和对应的电流见表二:
根据实验数据可得到结论: 。
【解析】为了方便地分析实验数据得到结论,实验时电压和电阻都应成“整数倍数”地变化,在电阻不变的情况下,导体中的电流是随导体两端电压的改变而改变,而不是电压随电流的改变而改变。在电压一定的情况下,电流随电阻的改变而改变,而不能说成电阻随电流的改变而改变,因为电阻是导体本身的特征,它是不会随电流的变化而变化的.
2.正确理解欧姆定律及其变形公式
欧姆定律中的“成反比”和“成正比”两个关系,实在当导体的电阻一定时,通过导体的电流跟它两端的电压成正比;当代替两端的电压一定时,通过导体的电流跟它的电阻成反比。
R =U /I ,说明电阻等于导体两端的电压和通过它的电流的比值,但导体的电阻R 与U 和I 无关。U =0时,R ≠0,
导体中的电阻取决于其材料、长度、横截面积和温度。
【例题2】对于公式R =U /I ,下列说法正确的是 〔 〕 A .导体中的电流越大,则电阻越大 B.加在导体两端的电压越大,则电阻越大 C.导体的电阻与电压成正比,与电流成反比
D.导体的电阻等于导体两端的电压与通过导体的电流之比
【解析】对于I =U /R ,当R 不变时,I 与U 成正比;当U 一定时,I 与R 成反比;I 、U 、R 三者不能随意用正比、反比关系.对于R =U /I ,它是电阻的计算式,R 的大小取决于导体本身的因素。
电阻R =10Ω 电压(V ) 3 6 电流(A ) 0.3
0.9
电压U=6V 电阻(Ω) 5 10 15 电流(A ) 1.2
0.6
0.4
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图5 3.欧姆定律在解决实际电路中的灵活运用
利用欧姆定律可以解决的问题有:(1)电路中的电流强度;(2)导体两端的电压;(3)可以用电流表、电压表测电阻.
【例题3】如图3所示电路,电源电压U =4.5V 且保持不变,R 1=5Ω,滑动变阻器的最大阻值为20Ω,电流表量程为0∽0.6A ,电压表的量程为0∽3V ,通过分析计
算:说明滑动变阻器R 2允许的取值范围
【解析】关于器材规格的计算问题,一般有根据器材规格进
行计算或根据计算选择器材规格.一般采用断值法来分析,即从问题的两个极断来考虑进行分析计算。 电路中R 1与R 2串联,电压表测量R 2两端的电压.
(1)当滑片P 向左端移动时,R 2减小,电路中电流增大,R 2两端的电压减小,电流表的量程为0∽0.6A ,即电路中的电流最大值为0.6A ,那么此时R 2接入电路中的值为最小值R 2min U 1=I 1R 1=3V U 2=4.5V-3V =1.5V 所以R 2min =U 2/I 2=2.5Ω
(2)当滑片向右端移动时,R 2增大,R 2两端的电压增大,电压表的量程为0∽3V ,即R 2两端的最大值为3V ,此时R 2接入电路中的阻值为最大值R 2max =10Ω 综上所述R 2的取值范围为2.5Ω≤R 2≤10Ω 4.伏安法测电阻
(1)实验原理;(2)实验器材;(3)实验记录表格设计;(4)实验电路图;(5)实验步骤;(6)实验数据分析;(7)实验结果。
【例题4】如图4甲是用伏安法测小灯泡电阻的实验电路图,已知滑动变阻器的阻值范围是0∽10Ω,电源电压为6V 。电压表和电流表均为双量程学生用电表.灯的阻值大约为10∽15Ω,实验时电压表和电流表应分别选用说明量程?将图4乙的实物根据要求连成电
路.
若开关闭合时,电压表的示数为3V ,要
使灯两端电压为4V ,滑动变阻器的滑片如何移
动?为什么?
【解析】由题意可知,被测小灯泡与滑动变阻器R 串联,当滑片P 移到左端时电路中的电阻最小约为10Ω,此时电路中的电流最大值为I =0.6A ,所以电流表的量程应选0∽0.6A.由于电源电压为6V ,在滑动变阻器的滑片移动过程中,电压表的示数大于3V ,故应选0∽15V 的量程.